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叠前弹性阻抗反演技术(李国发) 叠前弹性阻抗反演技术李国发刘洋王濮（中国石油大学资源与信息学院信息科学与地球物理系，北京102249）摘要常规的叠后波阻抗反演方法不能全面、准确地提供储层的的岩性和物性信息。

本文介绍了一种新的叠前反演方法叠前弹性阻抗反演，与常规叠后反演和叠前AVO反演相比，叠前弹性阻抗反演方法能够更好地提供储层岩性和流体性质的信息。

国内外应用实例表明弹性阻抗反演技术是继叠后反演和叠前A VO反演之后，地震反演技术在地球物理勘探领域的又一重要进展。

关键词声波阻抗，弹性阻抗，叠前反演，弹性参数随着油田勘探和开发工作的不断深入，目前的处理方法、解释结果和储层分析手段已经不能很好地满足精细储层预测地要求。

尽管传统的迭后反演方法在精细储层描述中发挥了重要的作用，但是迭后信息对地震波动力学特性的模糊以及反演结果的多解性限制了迭后反演方法在储层预测中作用。

迭前A VO反演技术虽然在一定程度上利用了地震资料的迭前信息，但是其理论局限以及对地震资料品质的要求使得该方法在实际应用中存在诸多“陷阱”，成功的实例鲜有报道。

特别是目前对迭后反演技术和A VO技术的人为修饰和

“改进”，脱离理论、不切实际的渲染和套用，加剧了这两项技术在应用中的混论。

迭后反演技术很好地利用测井信息，但丢失了地震信号的迭前信息；A VO技术利用了地震资料的迭前信息，但是不能很好地利用测井信息。

迭后反演具有较好的稳定性和分辨率，但不能得到泊松比、流体特性等信息；A VO反演技术能够得到有关岩性和流体的信息，但是稳定性和分辨率较低。

随着与角度有关的弹性阻抗概念的提出和建立，迭前弹性阻抗反演技术很好的融合了迭后反演和AVO反演的优点，弹性阻抗中既有纵波信息也有横波信息，进而可以得到纵波速度、横波速度、密度、泊松比、弹性模量等诸多岩石物性参数，这些参数不同于迭后反演方法由波阻抗派生得到的信息，而是通过反演得到的独立信息。

因此迭前弹性阻抗反演方法在很大程度上提高了利用反演技术进行储层预测和储层描述的能力，是地震反演技术新的发展方向。

1. 弹性阻抗反演的现状和进展1999年BP公司的Patrick A. Connolly在TLE（The Leading Edge）第4期上发表了“弹性波阻抗”（Elastic Impedance）一文，此后，弹性反演在国外蓬勃开展并取得成功。

早在1988年Connolly就开始思考一种针对角度叠加数

据新的反演方法，即如何将波阻抗反演技术应用到A VO角度叠加数据并与岩石物理参数联系起来。

1993年他提出了一个公式（这就是以后经常被提到的著名的弹性波阻抗公式）可以对角度叠加数据针对某一角度进行反演，这样就可以在某一角度定量测量岩石和流体性质。

其实Connolly只是使用了弹性波阻抗，实际上目前弹性参数反演不仅仅是弹性波阻抗，还包括一系列弹性参数，如横波速度Vs、Lamda-Rho（l*r）、Mu-Rho（m*r）、体积模量K、泊松比σ 、伪泊松比Vp/Vs等，这些弹性参数为岩性预测和流体预测提供了新的手段，提高了储层预测的精度。

随后，在2000年的SEG年会上同时出现了4篇论文对EIelastic impedance进行了研究，ARCO公司介绍了他们申请专利的弹性波阻抗反演方法，David 2002 针对流体和岩性预测提出了扩展弹性阻抗概念。

马劲风等2002 提出了广义弹性阻抗的概念。

孟宪军等2004 研究了应用叠前A V A角道集叠加数据、岩石地球物理模型、测井数据及构造模型约束控制下的弹性阻抗EI反演技术和叠前A V A地震纵横波阻抗同步反演技术，得到纵横波速度、纵横波速度比、泊松比以及密度等弹性参数。

Lu S.2004通过对实际资料的处理，提取了P波和SV波弹性阻抗，稳定性分析表明改方法具有一定的抗噪能力。

常正时2005讨论了弹性反演技术在卡塔克地区的应用。

王保丽2005运用弹性阻抗反演对实际资料进行了研究，得到了可靠的反演结果。

从1999年弹性阻抗概念的诞生，BP Amoco、CGG、ARCO、statoil、westem Geco等公司均有著作探讨对叠前弹性反演的方法改进和应用效果。

与此同时，各商业软件公司纷纷推出弹性阻抗反演模块，最先推出的是Jason公司的RockTrace软件、paradigm在商业软件vanguard中推出弹性阻抗模块，此外，Hampson-Rusell、CGG等均推出各自软件模块。

由此，弹性阻抗反演进入了商业化时代。

近年来，国外各大油公司纷纷成立专门机构，进行弹性阻抗反演的研究与解释，如SHELL、BP、CHEVRON等公司开展了大量科研生产工作。

应用资料的区域有北海、几内亚湾、墨西哥湾、印尼等地区，并取得良好的地质效果这些研究进展表明弹性阻抗反演已经成为波阻抗反演的重要发展方向，地震反演的发展正走向AI和EI结合、AI和A VO结合的道路。

2. 弹性阻抗反演的基本原理和实现方法Connolly1999在Aki-Richards近似方程的基础上对EI做了定量推导。

Aki-Richards近似方程是一个反映P波反射系数的Zoeppritz线性方程，若射线以低于临界角入射则弹性系数变

化较小，此方程是准确的。

1其中设计一个函数，使其与声阻抗有相似的性质，以便以任意角度入射时反射系数均可表示成下式的形式 2 将这个函数称为弹性波阻抗。

当弹性波阻抗的变化较小时，用其对数值来表示反射系数3 因此 4 其中。

进一步用来替换，将作为常数，对进行积分，并设积分常数为0，得到 5 众所周知，地震波垂直入射时的褶积模型地震道Ｓ是反射系数Ｒ和子波Ｗ的褶积为 6 为了将弹性阻抗与地震资料联系起来，也可借助于褶积模型来建立二者之间的关系，对于与角度相关的数据，褶积模型变成7 其中，为角度地震道、是角度反射系数，它可以通过测井的P波速度、S波速度和密度，由Zoeppritz方程的近似公式计算得到；是角度子波，它是通过反射系数和角道集地震资料而得到的。

就像对反射系数Ｒ进行积分而得到声阻抗一样，角度反射系数可用来计算弹性阻抗ElasticImpedance。

弹性阻抗EI并不是一个可以进行物理测量的参量，它是一个通过推导而得出的用来解释地震数据的参量，它的获取目前只能通过计算得到。

运用弹性阻抗EI进行正反演计算时，要求整个剖面的纵、横波速度比平方的平均值K必须为常数，限制P波的入